B O L F O. Proyecto de Manejo Forestal Sostenible. Análisis de Costos para La Producción de Mapas Forestales. Introducción

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1 B O L F O R Proyecto de Manejo Forestal Sostenible Santa Cruz, Mayo 2000 Por Ignacio Martínez Tudela Es una publicación de BOLFOR Proyecto financiado por USAID y PL480 Dirección: Cuarto Anillo, Av. 2 de Agosto Casilla 6204 Santa Cruz, Bolivia Fax: Tel: bolfor@bibosi.scz.entelnet.bo Análisis de Costos para La Producción de Mapas Forestales Introducción Los recientes avances en software y hardware para cartografía y la mejora continua de los dispositivos periféricos, tales como monitores, impresoras y/o plotters, facilitan enormemente la confección de lo que, años atrás, se consideraba mapas altamente sofisticados. Asimismo, estos avances han venido acompañados, oportunamente, de constantes descuentos en los precios de venta al público, lo que facilita, aún más, la incorporación de nuevos usuarios a esta tecnología. Sin embargo son las técnicas tradicionales de confeccionar mapas las que aún no han bajado sus precios, o sea los métodos de relevamiento topográfico y de obtención de información de inventarios o censos de campo. Es así que, examinando diferentes alternativas para la elaboración de mapas, se ha construido esta guía de costos que se espera será de utilidad, tanto para las diferentes instituciones y proyectos que desean hacer uso de ella, como para las empresas o consultores privados que ven en éstas una herramienta útil y confiable para confeccionar, administrar y usar sus datos de campo. Breve Descripción de los Sistemas para Mapeo Los sistemas de mapeo, en la actualidad, pueden ser divididos en dos grandes mundos; uno corresponde a los sistemas CAD, que quiere decir Diseño Asistido por Computadora, y está constituido por sistemas generalmente usados para realizar tareas de cartografía automatizada, es decir producir mapas de cualquier tipo en donde los datos espaciales no tienen relación topológica alguna, y reproducirlos todas las veces que sea necesario. Los sistemas CAD, poseen su mayor presencia de mercado en las áreas del diseño gráfico, ingeniería y, más recientemente, en el área de la cartografía. El segundo mundo corresponde a los SIG o Sistemas de Información Geográfica, que pueden ser definidos como programas de computadoras para la gestión o manejo de datos espaciales y los datos espaciales deben ser entendidos como datos topológicamente estructurados que se pueden expresar en un mapa por medio de un par de coordenadas x, y, habiéndose incorporado, recientemente, la z para el SIG en tres dimensiones. 1

2 Por lo tanto, los datos pueden ser números, atributos o características sobre entidades geográficas, expresados como puntos, líneas o polígonos, que por medio del SIG se relacionan y entrelazan, y estas relaciones se convierten en información, de la cual, por medio de técnicas de modelaje, se pueden inferir nuevos conocimientos o predecir acontecimientos, basados en los cuales se tomarán decisiones. La mayor presencia de mercado de los SIG se encuentra en áreas tales como ingeniería, administración, explotación y monitoreo de recursos naturales y medio ambiente, administración de redes AM-FM, y planificación urbana y regional. Aunque en la actualidad, existen sistemas que comunican ambos mundos, como los SIG que integran a los CAD, o viceversa, existe todavía una gran y marcada diferencia en lo que se refiere a la administración de las bases de datos espaciales y su conexión con otros ambientes. Por ejemplo, para dimensionar la potencia de administración de un SIG o un sistema CAD, basta saber con qué administradores de base de datos se puede conectar, entre éstas se puede mencionar a Informix, Oracle, Ingres, Sybase, ACCESS, Dbase y otras de menor tamaño y difusión. Además de los propios ambientes de sistema operativos, tales Windows 95 o Windows 2000 (NT) WS o SERVER, UNIX, SAP, etc. Para los sistemas SIG y CAD existen categorías o versiones de escritorio, profesionales y versiones basadas en sistemas de información. De igual modo, el costo y la dificultad para el manejo ascienden según la versión escogida. En esta guía se configuran tres escenarios en los que, por razones de costo y acce-sibilidad, hay incluidos hasta sistemas tipo CAD de escritorio como FUGAWI, que aunque no corres-ponden a la solución integral para el mapeo forestal, son una alternativa que puede ser incluida como una plataforma de inicio de la gestión de administración de los recursos forestales. Escenarios Se han analizado tres casos de configuración el caso A, caso B, y caso C, respectivamente. En todos los casos se supone el uso de licencias oficiales de WINDOWS y MS Office y, por ende, también de todos los programas utilizados. Además, en los cuadros de costos no se consideran los impuestos legales vigentes en el país (aproximadamente del 16 % IVA e IT y un 25% de las utilidades) aparte de no obtener utilidad en la ejecución del proyecto. Las tres alternativas consideran los costos de generación y administración de la información necesaria para la elaboración de los mapas del Plan General de Manejo Forestal para una superficie de hectáreas de acuerdo a la Resolución Ministerial Nº 248/98, y evalúan el comportamiento de los ambientes de software en que estas tareas se realizan, no ocurriendo así respecto al usuario o administrador que genera la información y la calidad técnica de los datos generados en las tres alternativas. Caso A: Consiste, básicamente, en la configuración ideal para ambiente PC, ERDAS-Imagine, ArcInfo, GPS de estación base (PFCBS o TRS), equipo GPS portátil Geoexplorer y software de post-proceso Pathfinder Office de Trimble. Erdas-Imagine 8.4 corresponde a un potente procesador de imágenes de satélite, fotografías aéreas y otros tipos de datos capturados por satélite. Este software de Sistemas de Información provee un completo e integrado ambiente de trabajo que está diseñado para ser usado fácil, flexible y amigablemente para visualizar en ambientes 2D y 3D, corregir geométricamente, analizar, clasificar y automatizar la realización de mapas generados de imágenes para una variedad de aplicaciones que incluyen inventario y manejo de recursos naturales, ciencias forestales, agricultura, telecomunicaciones, ingeniería ambiental, planificación urbana, y exploración petrolera y minera. ArcInfo corresponde a un software integrado de Sistemas de Información, que permite utilizar grandes volúmenes de información referidas a un lugar específico, bases de datos espaciales topológicamente estructuradas, que pueden ser fácilmente manejadas, desplegadas y analizadas. En este ambiente de software se pueden realizar aplicaciones específicas a determinadas áreas como las de las propias conexiones del usuario. Las aplicaciones incluyen desarrollo de bases de datos geográficos para inventarios físicos de recursos naturales, redes de telecomunicaciones, eléctricas, telefónicas, propiedades, usos del suelo, etc. Sus conexiones permiten integrar estas bases de datos geográficas fácilmente con bases de datos externas como Oracle, Informix, Ingres, MS Access y otras, convirtiéndose así en una potente herramienta. 2

3 El GPS de estación base (PFCBS de Trimble o TRS) corresponde a una antena y receptor fijo de 12 canales que permite realizar mediciones GPS con equipos portátiles en un radio de hasta 300 kilómetros con un error, dependiendo del equipo usado en el campo, de hasta 10 cm con post-procesamiento. Los equipos GPS Geoexplorer de Trimble son equipos GPS de los denominados de mapeo, que en condiciones óptimas pueden llegar a precisiones inferiores al metro. Poseen conexiones al usuario que permiten su programación, creación de archivos y elección del sistema cartográfico empleado en la zona de estudio. Pathfinder Office de Trimble es un software de post-procesamiento de los datos recolectados tanto por la estación base como por el o los equipos móviles en el campo. Los datos, una vez procesados, pueden ser exportados a los sistemas estándares de mapeo como los son el ArcInfo y DXF, SHP, DLG, DGN y otros. Modo de Uso, Ventajas y Desventajas Esta alternativa prácticamente no posee desventajas con respecto a su uso y posibilidades de mapeo, sin embargo el personal requerido para su uso y administración constituye, por su grado de instrucción y capacitación, la principal barrera de ingreso para usar esta opción. Su alto nivel de inversión y por ende el costo de producción no es inconveniente cuando se trata de grandes volúmenes de información. El uso de estos sistemas es aconsejable en la generación, administración y visualización de grandes volúmenes de información referidos a extensas áreas geográficas, como por ejemplo para niveles regionales (Mercosur), nacionales, departamentales y provinciales. Caso B: Consiste básicamente de la configuración de Arcview + Imagine Analyst, ambos sistemas corresponden a versiones de escritorio de Arcinfo y Erdas- Imagine respectivamente, y un GPS portátil Garmin XL 12. Las propiedades de cada uno de los softwares y equipos mencionados son las siguientes: Arcview corresponde a un software de escritorio que permite crear visualizar y analizar una variedad de bases de datos espaciales. Posee un ambiente sencillo y amigable. Dentro de sus mayores ventajas está la rapidez de despliegue de los datos provenientes del propio ArcInfo o bien de los formatos DXF, DGN y otros de menor difusión. Imagine Analyst corresponde a una extensión o modulo de Arcview, que permite integrar, visualizar, georeferenciar y clasificar imágenes de satélites de un modo rápido, sencillo y de muy bajo costo. El GPS portátil Garmin XL 12 es un receptor GPS de 12 canales que permite obtener, en las condiciones más favorables, precisiones (luego de la liberalización de la señal SA GPS) de hasta 4 metros en las mediciones GPS realizadas en el campo. Posee un excelente ambiente de menús de usuario y cartografía digital que orientan al usuario. Modo de Uso, Ventajas y Desventajas Es una alternativa que por su costo de inversión y por el tipo de personal necesario para su administración y uso no presenta desventajas para ser incorporado en las instituciones. Entre las principales ventajas del software Arcview se encuentran las propias características de programación que dan realce al modo de visualización, es decir rápidos despliegues en pantalla de la información solicitada y conexiones amigables y de fácil asimilación, el ambiente de programación de aplicaciones es bastante desarrollado, entre sus principales desventajas se podría citar las conexiones para la introducción de datos, estructuración topológica y detección de errores de digitalización al momento de ingresar la información. El módulo de procesamiento de imágenes de satélite es bastante limitado en la manipulación de los datos, lo que no permite realizar operaciones complejas como Análisis de Componentes Principales, Taseled Cap, o la utilización libre de álgebra para la formulación de modelos. Sin embargo, permite realizar el cálculo de índices de vegetación y realces de contrastes, que son herramientas suficientes para realizar clasificaciones de interés forestal. El subprograma de georeferenciamiento de imágenes es bastante fácil y amigable. Como alternativa global presenta desventajas con respecto a la generación de grandes volúmenes de información (digitalización y estructuración topológica de la información de extensas zonas) por su lentitud y, además, porque el sistema de introducción de datos espaciales vía mesa digitalizadora o mouse, aunque existente en el software, no está muy desa- 3

4 rrollado, no ocurriendo así en la visualización en pantalla y ploteo de la información generada, por el mismo paquete o provenientes de otros ambientes, ya sea SIG o CAD. Por lo tanto es aconsejable sólo para la visualización y consulta de información para niveles nacionales, regionales, departamentales y provinciales y generación, administración y visualización de la información de niveles municipales. Por lo que se puede esperar que para una concesión grande (más de ha) este sistema no presente dificultades en su utilización para realizar mapeo. Caso C: Consiste básicamente en la configuración de SURFER FUGAWI, equipo GPS portátil Garmin XL 12. Surfer corresponde a un software, desarrollado por Golden Software Inc., para aplicaciones de generación y visualización de diferentes datos referidos a un espacio geográfico determinado. Para aplicaciones de mapeo 3D y 2D, pueden ser integradas diversas fuentes de mapas DXF, SHP, DLG, y otros. Es muy fácil de usar y puede realizar funciones de overlay o sobreposición de diferentes capas de información en una misma ventana. Vale resaltar que a diferencia de las opciones A y B este overlay o sobreposición, son sólo gráfica y no topológica, es decir que no realiza sobreposiones o uniones de información espacial en una misma capa. Entre sus principales ventajas se debe señalar que posee poderosas herramientas de interpolación para la generación de curvas de igual valor, como ser curvas de nivel, isoyetas, interpolaciones de datos de inventario forestal como curvas diamétricas, y otras. Esta misma función podría ser incluida tanto en la opción A como la B, pero la diferencia en costo es bastante más elevada. Fugawi puede fácilmente crear mapas digitales con base en cualquier mapa escaneado, imagen georeferenciada o cualquier mapa digital disponible (DMA, IGM, SURFER, etc.). Posee un modo de navegación en tiempo real, lo que permite leer un GPS tipo Garmin XL 12 y muestra en el mapa donde está conforme el usuario se mueve y, también, permite ubicar los puntos o rutas de interés en el mapa usando el mouse y después pasar esta información al GPS para usarlo en el campo en modo de navegación. Fugawi, por lo sencillo de manejar y su bajo costo, tiene un gran potencial de aplicación en el campo forestal, de medio ambiente, ciencias naturales, e inspecciones de campo en general, en especial para manipular datos obtenidos por medio de un GPS. A pesar de lo poderoso que es este programa, es muy sencillo de utilizar y puede producir archivos con información para ser utilizada en SURFER o cualquier otro programa de CAD o SIG. El GPS portátil Garmin XL 12, cuyas características se detallan en el caso B, posee un excelente ambiente de usuario y en las versiones PLUS un set de cartografía digital. Modo de Uso, Ventajas y Desventajas Su bajo costo de inversión y debido a que el personal necesario para su administración y uso en general no requiere un alto grado de capacitación o entrenamiento, convierten a esta alternativa en una opción de mapeo bastante atrayente para las instituciones que se inician en el mundo de la cartografía automatizada. Esta alternativa posee desventajas respecto de la generación de la información, es decir su modo de digitalización e incorporación de la información referida a un espacio geográfico se realiza actualmente con cierta dificultad, por ejemplo la digitalización vía mesa digitalizadora es casi nula o inexistente, sin embargo la información puede ser incorporada, rápidamente, en modo de archivos ASCII, o bien vía mouse. Se soluciona esto con la incorporación al sistema de una imagen en formato GEOTIFF, lo que permitiría, utilizando técnicas de fotointerpretación tradicional, digitalizar en pantalla todos los elementos como ser ríos, caminos y otros. Por otro lado, esta opción presenta limitaciones en lo referente al manejo y cambios de proyecciones cartográficas, ya que, en la actualidad, maneja sólo polinomios de primer orden; lo que no ocurre en las opciones A y B. Esta opción es aconsejable para la generación, administración y visualización de la información de niveles prediales, que por su extensión no superen los 20 kms cuadrados. Por lo tanto con esta opción se pueden completar los mapas requeridos en la norma técnica. 4

5 Por otro lado, la información una vez ingresada no puede ser estructurada topológicamente, quedando por consiguiente los datos espaciales aislados de ser relacionados entre sí, es decir la sobreposición que realiza se denomina overlay gráfico y no es, en ningún caso, temático o topológico. Cuadros de Costos Los cuadros de costos presentados han sido calculados para la utilización de las tres alternativas sobre un área de interés de ha. Esto implica la producción de los mapas Números 1, 2, 3, 4, 4.1, 4.2 y 5. de acuerdo a la resolución señalada. Esto es sólo un ejemplo y no condiciona que los sistemas puedan ser usados tanto en áreas mayores como en áreas menores. Vale recalcar que la opción A y B incluyen un plotter a color profesional tipo HP750C o superior, no ocurriendo así en la opción C que incluye una impresora a color de carro ancho. Además, en lo referente a los equipos GPS, la opción A puede procesar la información de campo con post-procesamiento, alcanzando, al menos, 2 metros de error, ya que cuenta con la estación base, el equipo de campo y el software apropiado. Esto no ocurre en las alternativas B y C, que alcanzan una precisión en los datos capturados por el GPS en el campo de hasta 4 metros, en el mejor de los casos. Todos los demás materiales son los mismos en todas las alternativas e incluyen los siguientes útiles: imagen de satélite impresa y digital, sistema operativo, computadora y monitor, memoria, y disco duro, brújula, cintas métricas, binoculares, carpas, materiales de campo y vehículo 4x4. CASO A: ERDAS-IMAGINE-ARCINFO-GPS CBS Y GEOEXPLORER PATHFINDER Unidad de SIG (Windows, PC) $US Item Detalle Mes Días Hora $US. $US $US 1 Costos mensuales Unidad de SIG (22 días de 8 horas) 2 Vehículo 4x4 mes Operador SIG y PR Operador GPS Personal de apoyo en campo un mes de trabajo 5 personas 6 Ing. forestal responsable Materiales e insumos mes

6 Para estimar el total se deben considerar los rendimientos promedios del personal: Item Detalle Tiempo Precio 1 Digitalización 1 carta IGM (1: x30 kms) 3 días Procesamiento de imágenes de satélite para la misma zona de la carta (incluye georeferenciamiento, recorte, clasificación) 3 Confección de los mapas de acuerdo a inventario de campo y plan de manejo 5 días días Trabajos en campo de GPS 3 días Ploteo o impresión y estructuración de la información 1 día TOTAL Unidad de SIG (Windows, PC) U$ CASO B: ARCVIEW+IMAGE ANALYST- GPS XL12 Item Detalle Mes Días Hora U$D. U$D. U$D. 1 Costos mensuales Unidad de SIG (22 días de 8 horas) Operador SIG y GPS Materiales e insumos mes Personal de apoyo campo un mes 5 personas Ing. forestal responsable Item Detalle Tiempo Precio 1 Digitalización de 1 hoja IGM 1:50000 completa 3 días Procesamiento de imágenes de satélite para la misma zona 5 días de la carta (incluye georeferenciamiento, recorte, clasificación) 3 Confección de los mapas de acuerdo a inventario de campo y Plan de Manejo 5 día Ploteo o impresión y estructuración de la información 1 día Trabajos en campo de GPS 3 días TOTAL

7 CASO C: SURFER 7.0- FUGAWI- GPS XL 12 Unidad de CAD (Windows, PC) U$ Item Detalle Mes Días Hora U$D. U$D. U$D. 1 Costos mensuales Unidad de SIG ( días de 8 horas) 2 Operador CAD-GPS Materiales e insumos mes Personal de apoyo campo un mes personas 6 Ing. forestal responsable Item Detalle Tiempo Precio 1 Digitalización de 1 hoja IGM 1:50000 completa 3 días Procesamiento de imágenes de satélite para la misma zona de la carta (incluye georeferenciamiento, recorte, clasificación) (Resulta de scanear una foto o imagen satelital (ploteada) 5 días Confección de los mapas de acuerdo a inventario de campo y Plan de manejo 5 días Ploteo o impresión y estructuración de la información 1 días Trabajos en campo de GPS 3 días TOTAL Discusión y Comentarios Al momento de comenzar las actividades de mapeo computarizado es necesario evaluar una serie de variables que deben ser consideradas al momento de escoger alguna de las alternativas propuestas. Entre las variables más importantes que se deben analizar están las siguientes: Area de cobertura geográfica, Cantidad, tipos y tamaño de las variables que se van a ingresar y analizar en el sistema, El tiempo con que se cuenta para realizar la tarea Para qué serán usados los datos espaciales ingresados en el sistema. La relación costo-beneficio que involucra utilizar una u otra alternativa. Al analizar la importancia del área de cobertura geográfica de los estudios, se puede afirmar que no es lo mismo ingresar los límites de un predio de ha a una escala 1: que los límites de un país como Bolivia a la misma escala. Por lo tanto, esta situación condicionará la alternativa a seleccionar. Por otra parte, la cantidad, tamaño y tipos de variables que deben ser incorporadas en el estudio también condicionarán la alternativa, ya que no es lo mismo manejar la base de datos forestal de 500 árboles que la base de datos de todos los recursos forestales de un país o una región que implique millones de registros. El tiempo, es una variable importantísima en las tareas de mapeo, por ejemplo es reconocido en el ambiente de los profesionales relacionados a los SIG que la digitalización manual es realizada más 7

8 rápidamente y a un menor costo en un sistema CAD que en un sistema SIG. Sin embargo, las relaciones y modelaje con los datos son realizados más rápidamente en un ambiente SIG que en un ambiente CAD. Los datos ingresados a los sistemas de mapeo pueden ser usados para, simplemente, ser reproducidos sistemáticamente por el sistema, esto es cartografía automatizada, que se usa normalmente para aquellas aplicaciones con los datos que no presentan mayor variabilidad temporal, por ejemplo ediciones digitales de cartas topográficas. Por otra parte existen aplicaciones en donde los datos ingresados son la base para tomar decisiones, sobre los cuales se aplican sofisticados modelos, por ejemplo en aplicaciones de redes eléctricas, tráfico vehicular, monitoreo en tiempo real de incendios forestales y derrames de petróleo. Obviamente, lo que se quiera hacer con los datos capturados e ingresados a un sistema de mapeo condiciona la utilización de una u otra alternativa. La relación costo-beneficio de una u otra alternativa es, tal vez, la variable más importante de todas, ya que es mejor, en el largo plazo, enfrentar el problema de mapeo con las mejores herramientas disponibles para ello en la actualidad, ya que ésta es la única manera de que la información de campo sea más veraz y efectiva y, por ende, mejor para las decisiones que se tomen. Las tres alternativas analizadas permiten confeccionar los mapas requeridos para el Plan General de Manejo, cada una presenta sus limitaciones o ventajas respecto de los costos que involucra su elección. Sin embargo se recomienda la opción A, por presentar el mejor comportamiento general a largo plazo, ya que posee, en un mismo ambiente, las opciones tanto de mapeo como el desarrollo de aplicaciones, lo que permitirá a cualquier empresa crecer con el sistema y no enfrentarse a futuros cambios y migraciones de plataformas de software. Entre sus desventajas se encuentran el elevado costo y el nivel requerido de entrenamiento del usuario. Entre las ventajas de la opción b están su bajo costo y fácil asimilación, tanto al nivel de usuario como de la propia empresa que decide ingresar formalmente a estas tecnologías. La opción c debe ser analizada como una excelente opción de mapeo para aquellas personas o empresas que inician sus actividades en el campo del mapeo automatizado y no poseen las condiciones económicas para enfrentar el costo de una alternativa más elevada. Por ende, ésta constituye una valiosa herramienta para introducir la tecnología digital de un modo apropiado en las empresas y a los usuarios. Para producir cartografía confiable de las áreas bajo manejo forestal, utilizando esta alternativa, se la debe complementar, necesariamente, con un exhaustivo reconocimiento de campo y la adopción de administradores de bases de datos tipo Excel, Acces, Dbase o FOX, para establecer punteros manuales de referencia gráfico alfanumérico y, así, comenzar a establecer el camino de futuras aplicaciones digitales con los datos disponibles. Para mayor información sobre los productos mencionados, se puede consultar los siguientes sitios: SURFER ARCINFO y ARCVIEW ERDAS e IMAGINE ANALYST FUGAWI GPS TRIMBLE GPS GARMIN Nota: La mención de marcas comerciales de hardware y software no significa, de ningua manera, que el Proyecto BOLFOR publicite dichas marcas, existiendo varias otras de características similares a las evaluadas. 8